Фамилия Омехин — один из тех случаев, когда внешне простая основа таит в себе несколько версий происхождения, и выбор между ними зависит от того, где именно и когда фамилия закрепилась. На первый взгляд, корень «Омех-» напоминает диалектное «омех» — так в некоторых южнорусских и украинских говорах называли омелу, вечнозеленое растение-паразит. Прозвище Омех могли дать человеку, который занимался сбором омелы (её использовали в народной медицине) или жил в местности, где она буйно росла. Но это лишь одна из версий, причем не самая распространенная.

Куда вероятнее, что фамилия образована от крестильного имени Евфимий (в народной форме Офим или Охвим) или от просторечного Емельян (от греческого «Эмилиан» — ласковый, приветливый). В русских говорах имя Емельян нередко сокращали до Омех или Омеха, а отчество от этого прозвища дало фамилию Омехин. Подобная модель типична для северных и центральных областей России, где суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Омехин, то есть сын Омехи.

Суффикс -ин в фамилии Омехин — не случайность. В отличие от фамилий на -ов, которые образуются от основ на твердый согласный (Омехов), форма Омехин происходит от основы на -а или -я: Омеха. Это дополнительный аргумент в пользу того, что исходное прозвище или имя звучало как Омеха, а не Омех. В писцовых книгах XVI—XVII веков встречаются упоминания крестьян Омех (например, в новгородских землях), что закрепляет версию о личном имени или прозвище.

Спорная версия связывает фамилию с тюркским словом «өмөх» — «куча, толпа» или «оме» — «собрание». Такое объяснение возможно для фамилий, бытующих в Поволжье или на южном Урале, где были контакты с татарским и башкирским населением. Но для центральной России эта гипотеза маловероятна: фонетика и словообразование там не дают убедительных параллелей.

Сегодня фамилия Омехин встречается нечасто, в основном в Вологодской, Архангельской и Кировской областях, а также среди потомков переселенцев в Сибири. Социальный состав носителей в XIX веке был преимущественно крестьянским, что типично для фамилий, образованных от прозвищ или уменьшительных форм имени.